Question

13．某同學(xué)設(shè)計了測定空氣中氧氣含量的實驗，實驗裝置如圖．該同學(xué)的實驗步驟如下：
①將圖中的集氣瓶分為5等份，并作好標(biāo)記．
②在帶橡皮塞和導(dǎo)管的燃燒匙內(nèi)裝入足量的紅磷，將導(dǎo)管上的止水夾夾緊，在酒精燈上點燃紅磷，并立即伸入集氣瓶內(nèi)，塞緊橡皮塞．
③充分反應(yīng)后，待集氣瓶冷卻至室溫，打開止水夾．
請回答下列問題：
（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是保證消耗完集氣瓶中的氧氣．
（2）步驟②集氣瓶中的現(xiàn)象是，其反應(yīng)的文字表達(dá)式為紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；步驟③中打開止水夾后觀察到的現(xiàn)象是燒杯中的水倒流回集氣瓶，倒流的水約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一，由此可得出空氣中氧氣的體積約為$\frac{1}{5}$．
（3）該實驗可推論出氮?dú)怆y（填“易”或“難”）溶于水和其化學(xué)性質(zhì)不活潑（填“活潑”或“不活潑”）的結(jié)論．
（4）若將紅磷換成炭粉，該實驗?zāi)芊瘾@得成功？不能（填“能”或“不能”）原因生成物是氣體，填補(bǔ)了氧氣的空間，使得氣壓變化不明顯，水不會倒流或者倒流的少．
（5）實驗結(jié)束后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)測得數(shù)值比實際空氣中氧氣的含量小，請你幫助他們找出實驗誤差的原因氣密性不好；紅磷量不足；未冷卻就打開止水夾．
（6）做鐵絲在氧氣中燃燒實驗時，集氣瓶里預(yù)先要裝入少量的細(xì)沙或水，原因是防止高溫熔化物濺落炸裂集氣瓶底部；實驗現(xiàn)象是劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體；硫在氧氣中燃燒實驗放少量水的原因是；能否用細(xì)沙代替水？（填“能”或“不能”）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)該實驗注意事項分析；
（2）根據(jù)紅磷的燃燒現(xiàn)象、反應(yīng)結(jié)合壓強(qiáng)知識分析．紅磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強(qiáng)減小，外界大氣壓會壓著水進(jìn)入集氣瓶；
（3）根據(jù)集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)夥治龅獨(dú)獾男再|(zhì)；
（4）根據(jù)測定空氣中氧氣含量的實驗的原理分析；
（5）根據(jù)測得數(shù)值比實際空氣中氧氣的含量小的原因分析解答；
（6）根據(jù)鐵絲、硫在氧氣中燃燒的實驗操作步驟及注意事項，進(jìn)行解答本題．

解答 解：（1）該實驗中紅磷需稍過量，目的是：確保將集氣瓶內(nèi)的氧氣消耗盡；
（2）點燃的紅磷，在集氣瓶燃燒，生成大量的白煙．紅磷燃燒生成了五氧化二磷，反應(yīng)的文字表達(dá)式為：紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；由于紅磷與氧氣反應(yīng)生成五氧化二磷固體，消耗了瓶內(nèi)的氣體，壓強(qiáng)減小，所以，打開止水夾后觀察到的現(xiàn)是：燒杯中的水倒流至集氣瓶，液面上升在一等分刻度處；
（3）由于集氣瓶內(nèi)剩余的氣體主要是氮?dú)�，由此可知氮�(dú)獾男再|(zhì)是不溶于水；其化學(xué)性質(zhì)不活潑的結(jié)論．
（4）不能，因為碳粉燃燒消耗掉氧氣同時又生成了二氧化碳等氣體，瓶內(nèi)壓強(qiáng)基本不變，水不倒流．
（5）實驗結(jié)束后，同學(xué)們發(fā)現(xiàn)測得數(shù)值比實際空氣中氧氣的含量小的原因是：氣密性不好；紅磷量不足；未冷卻就打開止水夾；
（6）鐵絲在氧氣中燃燒時，集氣瓶底需預(yù)先鋪上一薄層細(xì)沙或少量水是防止高溫生成物落入瓶底造成集氣瓶局部受熱而炸裂；實驗現(xiàn)象是：劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體；硫反應(yīng)生成的二氧化硫是一種大氣污染物，能和水反應(yīng)生成亞硫酸，所以加入水可以防止二氧化硫氣體逸出污染空氣，但不能鋪一層細(xì)沙，因為細(xì)沙不消耗二氧化硫．
答案：
（1）保證消耗完集氣瓶中的氧氣；
（2）紅磷燃燒產(chǎn)生大量白煙，放出熱量；紅磷+氧氣$\stackrel{點燃}{→}$五氧化二磷；燒杯中的水倒流回集氣瓶，倒流的水約占集氣瓶中空氣總體積的五分之一；$\frac{1}{5}$；
（3）難；不活潑；
（4）不能；生成物是氣體，填補(bǔ)了氧氣的空間，使得氣壓變化不明顯，水不會倒流或者倒流的少；
（5）氣密性不好；紅磷量不足；未冷卻就打開止水夾；
（6）防止高溫熔化物濺落炸裂集氣瓶底部；劇烈燃燒，火星四射，放出熱量，生成一種黑色固體；吸收二氧化硫防止污染空氣；不能．

點評 熟記用紅磷測定空氣里氧氣含量的實驗原理、操作步驟、實驗現(xiàn)象、實驗結(jié)論和注意事項是解答這類題目的基礎(chǔ)．